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      2. 解决方案 | 基于背包平台应用激光雷达技术进行矿堆体积量测

        一、概述

        精确量测矿石堆体积是矿山测量的常见工作。传统采用的方法是采用全站仪或GPS?RTK测量堆积物表面的离散点坐标,再计算矿石堆的体积。由于这些堆积物表面形状比较复杂,测量的离散点有限,部分高程无法观测,实践过程中只能通过等高线模拟得到矿堆体积;采用摄影测量求取矿堆体积时,难以确定一些堆积物的同名点对,精度较差,测量结果误差较大。

        本文介绍采用基于背包平台的三维激光扫描系统对堆积物进行观测,快速获取大量矿石堆表面点的三维坐标的同时,测量点也较为均匀地分布在堆积物表面,可以精确地计算出矿堆的体积。

        二、设备选用

        • 背包激光雷达扫描系统—LiBackpack 50

        LiBackpack 50是北京数字绿?#37327;?#25216;有限公司?#28798;?#30740;发的室内外一体化激光雷达扫描系统,结合激光雷达和SLAM技术,无需GPS即可实时获取高精度点云数据。可用于地下空间信息获取、隧道工程、数字工程、数字矿山、林业资源普查、建筑立面测量等领域。

        系统参数
        尺寸(mm) 975 X 335.6X 102.9 电池 5700mAh
        重量 5.8kg 工作时间 ~2.5h(一块电池)
        功率 60W 端口 HDMI,USB,网口
        电压 22.8V 存储 512G SSD
        电流 1.9A 适用环境 室内和室外
        控制及显示 网络控制和显示(手机、平板电脑);有线数据传输(平板电脑)
        传感器参数
        LiDAR 传感器 VLP16
        LiDAR精度 ±3cm
        垂直视场角 -15°~15°
        测量范围 ?100m
        数据成果
        数据精度 ~ 5cm
        点云格式 las,ply

        产品优势

        • 厘米级数据精度

        结合激光雷达和SLAM算法实?#36136;?#20869;外一体化测量,无需GNSS信号即可实现厘米级数据精度

        • 高效率

        采集的?#21208;?#29289;点云数据在手机/平板等移动端实时同?#36739;?#31034;,支持在线闭环及闭环优化,扫描完成即可导出点云数据和运动轨迹。

        • ?#32479;?#26412;

        无需GPS,成本大幅度降低。

        • 操作简单

        软硬件融合,高度自动化,开机即用。

        • 多平台

        设计轻巧便捷,可搭载不同的移动平台,手持、步行、骑行、车载都可以轻松采集数据。

        • 点云处理分析软件—LiDAR360

        LiDAR360是数字绿土?#28798;?#30740;发的一款专业激光雷达点云数据处理和分析软件,基于?#28798;?#30693;识产权的点云数据处理平台,扩展地形、林业、电力等行业模块。主要功能包括海量点云数据可视化编辑、基于严密几何模型的航带匹配、点云自动 / 手动分类、地形产品生成、林业分析、电力巡检。

        三、矿堆测量技术流程

        利用LiBackpack 50进行矿堆体积量测分为四个步骤?#21512;?#22330;路径规划、数据采集、点云数据处理、矿堆体积量测。

        (LiBackpack+?LiDAR360矿堆测量技术流程)

        1、现场路径规划

        根据矿堆的大小、高?#21462;?#21608;围环境等因素,确定合适的扫描路线。路线要求:

        路径设计不要弯弯曲曲,尽可能保持平稳过渡。

        (2)若矿区较大,最?#31859;逽型路线进行数据采集。

        (3)扫描路线不要来回多次重复,尽量一次扫完一个区域。

        2、现场数据采集

        按照预先规划好的路线进行数据采集,连接移动端设备后,点击界面start按钮开始采集数据,?设备扫描时用户可在手机/平板电脑上查看实时扫描的点云以及运动轨迹采集完成后=点击stop按钮停止采集。若作业区域面积较大,用户?#23665;?#21161;自行车、平衡车、电动车等工具进行现场数据采集工作,?#21830;?#39640;扫描效率。

        ?

        (作业人员进行数据采集,在手机上查看实时的采集情况)

        现场采集注意事项:

        (1)从静止的位置开?#36857;?#24453;屏幕出现点云数据后开始移动采集;

        (2)避免后期噪声点过多造成的处理时间长,扫描场景里尽量减少人或物体移动。

        3、点云数据处理

        通常采样空间表面粗糙度大、干湿不均,导致在三维激光扫描过程中不可避免地会获得大量的噪声点云。该类噪声点(包括漂移点、孤立点、冗余点、混杂点等)的存在不仅增加了数据量,而且严重影响了点云质量和后续矿堆体积量测,会降低数据处理效率,因而有必要进行点云去噪,?#22659;?#22122;声点数据。

        4、矿堆体积量测

        使用LiDAR360软件的体积量测工具直接进行矿堆体积量测,交互式选择测量参考平面,计算相对于参考平面的填方、挖方和填挖方量,从而计算得出矿堆的体积信息。

        在计算过程中,单元格大小设置的过大,则格网不能很好地?#20174;?#22320;形变化,如果格网设置的过小,则容?#36164;?#21040;表面噪声点的影响。根据长期经验,建议将格网大小设置为0.03~0.05。

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